JP2572184Y2 - 噴流羽根付き水中スラリーポンプ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は噴流羽根付き水中スラリ
ーポンプに係り、詳しくは、下水汚泥や土砂水などのよ
うな沈澱物や浮遊物が入り混じった混濁水を汲みあげる
水中スラリーポンプの改良であって、特に、ポンプ本体
の下方に末広がりの噴流を発生させる噴流羽根を配置
し、沈澱物が噴流によって舞いあげられて浮遊する混濁
水を効率よく吸引することができるようにした噴流羽根
付き水中スラリーポンプに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下上水処理や工場廃水処理においては、
スラリーや土砂を含んだ混濁水がタンクやピットを通過
するごとに浄化されるが、そのタンクなどの底には処理
対象となるスラリーなどが沈澱したり堆積する。あるい
は、湖沼などにおいては、自然浄化が衰えると、湖底な
どに汚泥が堆積してくる。このような沈澱物を除去する
際に水中スラリーポンプが用いられ、混濁水として汲み
あげた後に乾燥し、埋立てに利用したり別途投棄される
などして処分される。このような混濁水を汲みあげるた
めに従来から使用されている水中スラリーポンプは、水
密型の縦形モータと、そのモータの下部に直結された遠
心式の吸引ポンプと、吸引ポンプの吸込口の下方空間を
とり囲むようにして設けた円筒状のストレーナおよび必
要に応じて設けられた脚部などから構成される。そし
て、沈澱物のある水底に上記の吸引ポンプを設置して駆
動すると、インペラの回転に伴って生じる吸引力で混濁
水が吸い込まれ、吐出口から排出配管を経て沈澱物を地
上に汲みあげることができる。

【０００３】ところで、沈澱物には種々のものがあり、
比重が大きい場合には、ポンプの吸引力のみでは汲みあ
げが困難となり、ポンプインペラとは別にカッタファン
などが取りつけられることがある。このようなファンを
インペラと共に回転して沈澱物を攪拌したり攪乱させた
状態で、混濁水を吸引するようにした水中ポンプが提案
されている。この種の水中ポンプの一例が、実公昭６３
−４１５９７号公報に記載されている。これは、海底の
土砂などを吸引するために、モータの回転軸端に送込フ
ァンを取りつけたものである。この送込ファンは沈澱物
を攪拌しかつ上昇流を発生させて沈澱物をインペラケー
シングに送りこむようにしている。この送込ファンは上
端から下端に向けて翼幅が狭くされ、二枚の羽根を螺旋
状に巻回した形状となっている。すなわち、外径が上端
から下端に向けて漸次小さくなっているので、その先端
が沈澱物に入り込んでいても、始動時に大きい負荷のか
かるのが回避される利点がある。

【０００４】上記の例は、送込ファンによって沈澱物を
直上へ移送しようとする思想のものであるが、これとは
異なり、沈澱物に攪乱を与える水中ポンプが、実公昭６
０−１４９５３号公報に提案されている。これは、モー
タ駆動軸の下端に截頭逆円錐状の外形をした攪乱羽根を
取りつけたもので、その上端には水流分離用の円板が一
体化されている。なお、この攪乱羽根も外径が上端から
下端に向けて小さくなっている。このような攪乱羽根を
有するポンプでは、ポンプ吸込口と攪乱羽根の回転領域
が意図的に仕切られている。すなわち、上記した水流分
離用の円板の周囲には同一面を形成する水平端板が配置
され、ポンプ吸込口の前面と攪乱羽根の背面とをよぎる
水流が生じないように配慮されている。これによって、
攪乱羽根に流入するのは水平端板の下方に位置する水だ
けとなり、ポンプ吸込口へは水平端板の上方に設置した
ストレーナの側面から入る混濁水のみとなる。それゆ
え、攪乱羽根によって起こる水流とポンプインペラが吸
入する水流との干渉が回避され、ポンプの吸引効率が高
められる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところで、先の例にお
ける送込ファンでは、それによる上昇流を強く発生させ
ることができなく、沈澱物をファンの螺旋面に沿って持
ちあげる程度の効果を発揮するにすぎない。その螺旋面
で掻きあげられた沈澱物は全てが上昇するとは限らず、
ファンの回転による遠心力によって脱落するものも多
く、その採取効率は必ずしも高くならない欠点がある。
一方、後で述べた攪乱羽根では、水流を沈澱物に当てる
ことになるが、外径が上端から下端に向けて小さくなっ
ているので、狭い範囲の沈澱物を対象にして水流を当て
るにとどまる。しかも、攪乱羽根の上端に形成された円
板や水平端板の下方などに位置する水が攪乱羽根の半径
方向から流入することになる。その水流は攪乱羽根の有
する幾何形状に起因したり流体機械工学的な見地から
も、攪乱羽根が水に与えるエネルギは高くなく、しか
も、噴流としても強力なものは期待できない。それのみ
ならず、水流は主として略羽根軸の方向に発生し、沈澱
物に対して局所的な攪乱を与えるに過ぎない。例えば比
重の大きい沈澱物を対象とすれば、大量にかつ迅速に汲
みあげるには能力不足の感がある。水中スラリーポンプ
は、連続運転されることもあるが、その運用において、
間歇運転されることもしばしばである。ポンプの回転を
止めた後に運転を再開するとき、上記した形態の攪乱羽
根によれば、一旦水底に落ち着いた沈澱物を再度浮揚さ
せることは容易でない。羽根の有する機能として、沈澱
物の浮遊や飛散を主たる目的とせず、沈澱物の攪乱を目
的としていることからも容易に想像することができる。
それゆえ、ポンプの吸込口から吸引される混濁水中に多
くの沈澱物を浮遊させるに十分でなく、沈澱物を混濁水
として汲みあげる際のポンプ効率を高く維持することは
容易でない難点がある。ところで、この種の水中スラリ
ーポンプは、一般にストレーナを採用してポンプの吸込
口に異物が侵入するのを防止できるようにしている。ス
トレーナは円筒金属板にパンチ孔を多数設けたものであ
るが、最近多いビニールシートやその破片さらには粗大
なごみや木片などによって目詰まりすることがある。す
なわち、異物が混濁水の流通孔にひっかかると、以後外
れることなく絡みつき、ストレーナによるごみの侵入が
阻止できても肝心の混濁水の進入を阻害することになる
難点がある。

【０００６】本考案は、上述した攪乱羽根による沈澱物
の攪乱効果には限界があることに鑑みなされたもので、
その目的は、ポンプインペラの前面にファンを配置する
構成としながらも、そのファンを構成する噴流羽根は流
れが前後となる軸流形態を採りつつ、大きなエネルギを
有する末広がりの噴流を沈澱物に当てることができるよ
うにすること、それにもかかわらず、ポンプ吸込口に吸
引される混濁水と噴流羽根への流入水との干渉が可及的
に少なく、ポンプの吸入効率の低下を回避できること、
ポンプに吸引される混濁水には沈澱物を多く浮遊させ、
水中スラリーポンプとしての汲みあげ効率の向上が図ら
れること、さらには、浮遊する粗大な異物による目詰ま
りを回避したりその脱落を容易にすることによって、混
濁水の吸入が阻害されないようにすることを実現した噴
流羽根付き水中スラリーポンプを提供することである。
なお、本考案は種々の研究を重ねて完成されたものであ
る。そして、送込ファンでは消費動力が大きいにもかか
わらず汲みあげ効率が低いこと、攪乱羽根では半径方向
から流入させて軸方向に流出するという形式であり、通
常の遠心式ファンでなされる流れとは全く逆のものであ
って、流体力学的にはファン効果を発揮させにくい構成
となっていること、それゆえ、沈澱物を局所的に攪乱さ
せるのみであり、沈澱物の浮遊化を促進することは容易
でないという点の解決に着目したものである。そして、
本考案は、送込ファンや攪乱羽根のいずれとも異なる技
術思想を適用したもので、強力な末広がりの噴流を沈澱
物に当てるという水中スラリーポンプにおいては全く新
しい試みに基づくものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は、水密式で上下
に延びる駆動軸を有する縦形モータの下部に脚部を備
え、沈澱物や浮遊物の入り混じった混濁水を吸引するた
めのインペラを内蔵する遠心式吸引ポンプが装着された
水中スラリーポンプに適用される。その特徴とするとこ
ろは、図１を参照して、駆動軸１は、遠心式吸引ポンプ
３の吸込口４を通過してインペラ７から下方へ延長さ
れ、その駆動軸１の延長部下端には、三枚以上の羽根８
Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄが基体８ａ（図２参照）に一体化
されて下方へ末広がりの噴流２０（図４参照）を発生さ
せる噴流羽根８が取りつけられる。羽根８Ａ，８Ｂ，８
Ｃ，８Ｄは、基体８ａの縦軸線８ｍ（図３参照）に対し
て４０度ないし６０度の傾斜した独立の平板体で形成さ
れ、その下縁部１１と隣接する他の羽根の上縁部１２と
が平面的に見てラップしており、かつ、下縁部１１の羽
根幅Ｗ₁₁（図２参照）は、上縁部１２の羽根幅Ｗ₁₂と同
等もしくはそれ以上に大きく選定される。吸込口４なら
びに噴流羽根８の少なくとも上半分を覆う枠体１０が、
その吸込口４の下方空間をとり囲むように配置され、そ
の枠体１０は、混濁水２７（図４参照）に浮遊する粗大
な異物の侵入を阻止する間隔に配置されて上下に平行し
て延びる滑らかな棒材１０Ｂ，１０Ｂで形成される。そ
して、枠体１０に流入した混濁水２７を吸込口４から吸
引させることができると共にその噴流羽根８へも流入さ
せることができるように、噴流羽根８は吸込口４から離
隔して設置され、インペラ７と同時に噴流羽根８が駆動
軸１を介して回転されたとき、末広がりの噴流２０が脚
部６の下方に堆積する沈澱物２１（図４参照）に向けて
発生され、その噴流２０によって舞いあがった沈澱物２
１を浮遊状態にし、枠体１０を通して吸込口４の下方空
間へ進入した混濁水２７を吸引することができるように
したことである。上記した吸込口４の内縁の直下におけ
る吸込口４の下端から噴流羽根８の上端までの枠体１０
内に仮想的に形成される円筒体の側面の面積が、吸込口
４の開口面積よりも大きくなるように、吸込口４と噴流
羽根８との配置間隔を選定しておくとよい。枠体１０の
棒材をウエッジワイヤ１０Ｄ（図５参照）で形成し、そ
の狭い頂面側が吸込口４の下方空間側に、広い底面側が
下方空間とは反対の外側となるように取りつけておくと
都合がよい。

【０００８】

【作用】水中スラリーポンプを沈めて沈澱物２１の上に
配置する。ポンプ３のインペラ７と噴流羽根８とが同時
に回転される。噴流羽根８へは上方から水が流入し、加
速された噴流２０となって沈澱物２１に向けて吹きつけ
られる。沈澱物２１は舞いあがって混濁水２７に浮遊す
る。この混濁水２７はポンプ３の吸込口４から吸引され
るが、噴流羽根８と吸込口４とは所望する距離があけら
れて空間が確保されており、ポンプ３へ吸入される混濁
水２７と噴流羽根８に流入する流れは相互に入り乱れる
ことがない。噴流羽根８の周囲の水の流れも阻害される
ことがなく、インペラ７によって混濁水２７は高いポン
プ効率で吸引され、飛躍的に向上した採取効率でもって
沈澱物２１が混濁水２７として汲みあげられる。噴流羽
根８に流入する水はポンプ３に入る混濁水２７と干渉し
ないことから、噴流羽根８によって大きいエネルギを保
有する軸方向の噴流２０が高い効率でもって発生され
る。もちろん、羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは、その下
縁部１１と隣接する他の羽根の上縁部１２とが空間を隔
ててラップされ、かつ、４０度ないし６０度の傾斜角度
を有しおり、したがって、噴流羽根８を通過する水の流
れも流体力学にかなったものとなる。しかも、いずれの
羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの下縁部１１の羽根幅Ｗ₁₁
も上縁部１２の羽根幅Ｗ₁₂と同等もしくはそれ以上であ
り、沈澱物２１を攪乱したり攪拌する以上の効果のある
噴流２０が発生し、従来技術にあるような仕切られた空
間内で水が流入出する攪乱羽根に比べれば、著しく高い
飛散効果や浮遊促進効果が発揮される。吸込口４と噴流
羽根８との間の空間をとり囲む枠体１０は、吸込口４に
吸引される混濁水２７の中に粗大な異物が混入するのを
阻止する。枠体１０の棒材１０Ｂにひっかかった異物
は、枠体１０に絡みつくことなく、いずれは周囲の水流
や自重で枠体１０から脱落し、目詰まりの発生が少な
く、長期にわたる連続運転も可能となる。吸込口４の内
縁の直下における吸込口４の下端から噴流羽根８の上端
までの枠体１０内に仮想的に形成する円筒体の側面の面
積が、吸込口４の開口面積よりも大きくなるようにして
おく。すなわち、そのようなことを実現するように、吸
込口４と噴流羽根８との間隔を設けると、吸込口４に吸
引される混濁水２７と噴流羽根８に向かう流入水２８の
水量が確保され、混濁水２７と流入水２８の干渉なども
抑制され、円滑な流れが枠体１０内で達成される。枠体
１０の棒材をウエッジワイヤ１０Ｄで形成し、その狭い
頂面側が吸込口４の下方空間側に、広い底面側が下方空
間とは反対の外側となるように取りつけておく場合に
は、枠体１０にひっかかった異物のそれ以上の噛みこみ
は生じることがなく、一旦枠体１０内へ入れば、棒材１
０Ｂからの離脱が容易で目詰まりが長引くようなことは
防止される。

【０００９】

【考案の効果】本考案によれば、噴流羽根によって沈澱
物を舞いあがらせる大きなエネルギを有した末広がりな
噴流を発生させることができ、沈澱物が浮遊する濃度の
高い混濁水を、極めて短時間に効率よくポンプによって
汲みあげることが可能となる。攪乱以上の効果を有する
噴流は、比較的に浮遊物の少ない流入水の通過により、
噴流羽根の損耗も抑制される。このように、噴流羽根へ
の流入水とポンプに導入される混濁水とは吸込口と噴流
羽根との隔たりによって無用の干渉や混合が避けられ、
沈澱物の採取効率の向上が実現される。噴流羽根は沈澱
物の飛散に適した角度と強力な噴流を発生するにふさわ
しい形状となっており、噴流羽根に流入する乱れの少な
い加速や加圧の容易な軸方向の流れによって効率よく発
生される。ストレーナに代わる枠体の採用により、混濁
水に混入するビニールシートやその破片による目詰まり
も解消される。また、攪乱以上のエネルギを発揮する噴
流によって間歇運転においても停滞した沈澱物を大きく
刺激し、永続的な連続運転や間歇運転を可能にするとい
ったように、その運用のフレキシビリティが図られる。
吸込口の下端から噴流羽根の上端までの吸込口の内縁の
直下における枠体内に仮想的に形成した円筒体の側面の
面積が、吸込口の開口面積よりも大きくなるように、吸
込口と噴流羽根との間隔が選定されていれば、吸込口の
下方空間における流水の干渉は可及的に少なくなり、ポ
ンプによる吸引と噴流羽根による噴流の発生が効果的に
発揮される。枠体の棒材をウエッジワイヤで形成し、そ
の狭い頂面側が前記吸込口の下方空間側に、広い底面側
が下方空間とは反対となるように取りつけておけば、一
旦棒材間にひっかかった異物も、その後の噛みこみが軽
減されたり容易に脱落させることができ、短時間のうち
に目詰まりによる運転が不可能になるといった事態の発
生を少なくすることができる。

【００１０】

【実施例】以下に、本考案の噴流羽根付き水中スラリー
ポンプを、その実施例を示した図面に基づいて詳細に説
明する。図１は本考案に係るスラリーポンプの要部を破
断した全体図、図２は図１のII−II線矢視断面図であ
り、このような噴流羽根付き水中スラリーポンプは以下
のように構成されている。図１において、水密式で上下
に延びる駆動軸１を有する縦形モータ２の下部に遠心式
吸引ポンプ３が内装される。この吸引ポンプ３の吸込口
４を設けたポンプケーシング５の下部には脚部６が取り
つけられ、縦形モータ２から下方へ延びる駆動軸１の途
中にインペラ７が装着されている。その駆動軸１の下部
先端には噴流羽根８が取りつけられ、沈澱物や浮遊物の
入り混じった混濁水を吸引するための吸込口４が、噴流
羽根８の上方で開口した恰好となっている。その吸込口
４から上方にインペラ７を介装する渦巻状通路が形成さ
れたポンプケーシング５は、その上部に吐出口９を備
え、図示しない配管が接続されて、混濁水を地上へ汲み
あげることができる。そのポンプケーシング５の下方に
は、吸込口４の下方空間を覆うような枠体１０が取りつ
けられる。このような水中ポンプは水底に堆積した沈澱
物に脚部６が載るようにして水中に降ろされ、インペラ
７と次に詳しく述べる噴流羽根８とを同時に回転させ、
沈澱物に末広がりの強力な噴流を当てることができるよ
うになっている。そして、噴流により舞いあがった浮遊
物を含む混濁水が、枠体１０の隙間を通って吸込口４か
ら吸引されるようになっている。

【００１１】噴流羽根８は、吸込口４を通過してインペ
ラ７から下方へ延長された駆動軸１の延長部下端に取り
つけられ、三枚以上の羽根が形成されて下方へ末広がり
の噴流を発生させるものである。これは、図２および図
３に示すように、基体８ａとその表面に溶接などにより
一体化された複数（図示は四枚）の羽根８Ａ，８Ｂ，８
Ｃ，８Ｄとからなっている。この噴流羽根８は後で詳し
く述べる枠体１０の内部に配置されるが、吸込口４から
やや下方に離隔して吸込口４と脚部６の下面とのほぼ中
間に位置している（図１参照）。各羽根８Ａ，８Ｂ，８
Ｃ，８Ｄは、図３に示すように、各下縁部１１と隣接す
る他の羽根の上縁部１２とが平面的に見て長さＬだけラ
ップするようにして基体８ａに取りつけられている。す
なわち、上縁部１２と下縁部１１とは基体８ａにほぼ等
しい長さだけ上下に隔たっており、軸流形式のプロペラ
となっている。そして、図２に示すように、下縁部１１
の羽根幅Ｗ₁₁は上縁部１２の羽根幅Ｗ₁₂と同等もしくは
それ以上に選定される。図示の例では、下縁部１１の羽
根幅が上縁部１２のそれよりも大きくなっている。

【００１２】このような羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ
は、いずれも垂直姿勢にある基体８ａの縦軸線８ｍに対
して図３に示すように４０度ないし６０度の角度θをな
して傾斜されている。すなわち、水平線に対しては５０
度ないし３０度の角度を有したいずれも独立の平板であ
る。このように羽根の形状が曲面でないのは、噴流を発
生させる際に曲がった羽根面であると、浮遊物が接触す
る際の摩耗が激しくなるのを少しでも軽減すること、消
耗しやすい噴流羽根８の交換を考慮して、安価に製作で
きることを配慮したことに基づく。上記したように、各
羽根の上縁部１２と他の羽根の下縁部１１とは平面的に
見て重なるようにされているが、これは、各羽根間での
整流効果を向上させると共に噴流の加速を増強させるた
めである。したがって、前述した範囲の傾斜角のいずれ
かが選定され、沈澱物の性状など応じた噴流の拡散度を
勘案しつつ、下縁部１１の羽根幅Ｗ₁₁と上縁部１２の羽
根幅Ｗ₁₂との寸法的な比率が決定される。すなわち、従
前提案されている送込ファンや攪乱羽根のように上縁部
から下縁部に向けて羽根幅が狭くされることはなく、逆
に、下縁部１１の羽根幅は上縁部１２のそれと同等もし
くはそれ以上に大きく選定される。このような噴流羽根
８を採用すると、インペラ７と共に回転させたとき、羽
根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの傾斜角に応じた末広がりの
噴流が堆積する沈澱物に向けて発生され、この噴流によ
って舞いあげられた沈澱物を浮遊状態にして吸込口４か
ら吸引することができる。なお、羽根の枚数は四枚に限
られることがなく、図示しないが、三枚でも五枚であっ
てもよく、上記したごとくの要領で基体に取りつけてお
くことができる。ただし、羽根を二枚とした場合には、
上縁部と下縁部とをラップさせることや上記した角度範
囲におさめようとすると、羽根に曲面を形成させる原因
となるので好ましくない。

【００１３】ところで、吸込口４の下方空間をとり囲む
枠体１０は、従前しばしば採用されるストレーナに代わ
るものである。ストレーナは前述したごとくの形状であ
って異物による目詰まりを生じさせやすいが、本枠体１
０はそれを解消させるものである。本例における枠体１
０は、図２に示すように、例えば金属製のリング１０Ａ
の外周面に多数の金属製の棒材１０Ｂをほぼ等間隔に配
置したものであり、上下に延びる棒材１０Ｂ，１０Ｂの
相互の間隔は例えば１０ｍｍないし２０ｍｍに選定され
る。この棒材１０Ｂは表面の滑らかなものであり、ビニ
ールシートやその破片が吸込口４の下方空間へ侵入しよ
うとしても、棒材１０Ｂ，１０Ｂ間でひっかかるように
して、混濁水に浮遊する異物の侵入を阻止すると共に、
周囲の水流や自重によって簡単に脱落させることができ
るように配慮したものである。なお、棒材１０Ｂ，１０
Ｂの間隔は、水中スラリーポンプが投入される河川や湖
沼、もしくは汚泥タンクなどの中に存在する粗大な異物
の大きさや形状、性状などを考慮して、適宜選択され
る。枠体１０の機能としては多数の棒材１０Ｂを備えて
いれば十分であるが、本例においては、ポンプケーシン
グ５の下方空間に取りつけることを配慮して、以下のよ
うな構成となっている。図１において、上下二つのリン
グ１０Ａ，１０Ａを上下に繋ぐように棒材１０Ｂが溶接
などで固定され、枠体１０が円筒形の篭をなしている。
そして、下方のリング１０Ａには、図２に示すように、
噴流羽根８の位置するところを除いて格子を形成する横
材１０Ｃ，１０Ｃが上下面に取りつけられている。この
ような吸込口４の下方空間をとり囲む枠体１０は円筒形
に限らないが、図１に示すように、吸込口４ならびに噴
流羽根８の少なくとも上半分を覆う上下長さの寸法とな
っている。図示の例では、棒材１０Ｂの下端は噴流羽根
８の途中に位置しているが、噴流羽根８の下縁部１１を
越えて下方に位置する程度まで長いものであっても差し
支えない。そして、吸込口４と噴流羽根８との間隔は、
吸込口４の内縁の直下における吸込口４の下端から噴流
羽根８の上端までの枠体１０内に仮想的に形成される円
筒体の側面の面積π×Ｄ×Ｈが、吸込口４の開口面積π
×Ｄ² ／４よりも大きくなるように選定される。これ
は、枠体１０内に流入した混濁水を吸込口４へ吸引させ
ると共に、噴流羽根８へも流入させることができるよう
にするためである。すなわち、図４に示すように、噴流
羽根８への流入水２８とインペラ７が吸入する混濁水２
７との流れが相互に干渉したり掻き乱さない程度の空間
が確保されるように、噴流羽根８は吸込口４から離され
ている。一方、上記のような枠体１０には前述した脚部
６が取りつけられ、その脚部６の上端のブラケット６ａ
を介してポンプケーシング５の下面に装着される。脚部
６は、水中スラリーポンプの全体を水底で支えるリング
体６Ａと、三本の上下に延びる脚材６Ｂ，６Ｂとからな
り、個々の脚材６Ｂが枠体１０のリング１０Ａ，１０Ａ
の外周に溶接されている。上記の棒材は、図５に示すよ
うにウエッジワイヤ１０Ｄで形成しておいてもよい。こ
の場合には、その狭い頂面側が吸込口４の下方空間側
に、広い底面側が下方空間とは反対の外側となるように
取りつけられる。したがって、枠体１０のウエッジワイ
ヤ１０Ｄ，１０Ｄ間の外周面の開口は下方空間側の開口
よりも狭くなる。異物がウエッジワイヤ１０Ｄ，１０Ｄ
間にひっかかった後に枠体１０内に侵入することがあっ
ても、内方に向かうにつれてひっかかりが少なくなるの
で、枠体１０の側面に長くビニールシートなどが付着す
るといったことは回避され、目詰まりが短期間に助長さ
れることを防止できる利点がある。

【００１４】このように構成された噴流羽根付き水中ス
ラリーポンプは、次のように作動して噴流により沈澱物
を舞いあがらせ、沈澱物が浮遊状態となった混濁水２７
をポンプ３によって吸入し、汲みあげて排出することが
できる。まず、沈澱物２１の上に噴流羽根付き水中スラ
リーポンプを設置すべく水没させる。モータ２を駆動し
てインペラ７と共に噴流羽根８を回転させると、図４に
おいて、噴流羽根８に向かう流入水２８は上方から流れ
こみ、羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄによって加圧された
噴流２０が沈澱物２１に向けて当てられる。この噴流２
０により脚部６の下方に位置する沈澱物２１が大きく払
いのけられると共に、それらが舞いあがって浮遊する。
噴流２０は羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの形状や配置に
起因して強力な末広がりな流れとなり、噴流羽根８の直
下のみならず周囲の沈澱物２１にも飛散作用を及ぼす。
すなわち、噴流２０の周辺部位では斜めの流れとなるの
で、その流れの有するエネルギが沈澱物２１の広い領域
にわたって沈澱物２１の浮遊を促進し、攪拌や攪乱以上
の効果を発揮する。この噴流２０を発生させるときの噴
流羽根８への流入水２８は、上方から入るが、その流入
水２８は羽根８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄによる加速前であ
って大きな速度を有していない。しかも、噴流羽根８の
上縁部１２が吸込口５に向かう混濁水２７の流れを大き
く阻害するほど嵩張らないので、流入水２８はスムーズ
な流れが達成され、噴流羽根８を通過する流れは軸流と
なって効率よく流勢が増強される。例えば、前述した
が、吸込口４の内縁の直下における吸込口４の下端から
噴流羽根８の上端までの枠体１０内に仮想的に形成され
る円筒体の側面の面積が、吸込口４の開口面積よりも大
きくなるように、吸込口４と噴流羽根８との配置間隔を
選定しておくと、厳密には流速が異なるものの、図１に
示したπ×Ｄ×Ｈの面積を通過した水量のうち、吸込口
４の開口面積π×Ｄ² ／４を通過する残りの水量が噴流
羽根８に供給されることになる。噴流羽根８の羽根８
Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄは適度の傾斜角と、隣りあう羽根
の上縁部１２と下縁部１１とがラップしており、噴流２
０の発生効率は極めて高いものとなっている。それゆ
え、噴流２０は極めて大きなエネルギを伴っており、沈
澱物２１が比重の大きいものや拡散もしくは飛散しにく
い性状のものであっても、浮遊させるだけの威力が発揮
される。

【００１５】浮遊した沈澱物２１は混濁水２７となり、
インペラ７の吸引力によって枠体１０を通して吸込口４
へ導入される。したがって、ポンプ３は濃度の高い混濁
水２７を吸引することができる。このとき枠体１０の中
では、吸込口４へ吸引される濁水２７と噴流羽根８に向
かう流入水２８とが幾分かは干渉しあうにしても、噴流
羽根８と吸込口４との間には、それぞれの吸いこみに必
要な距離や空間が確保されているので、混濁水２７の吸
引が阻害されることは可及的に少なくなる。このよう
に、噴流羽根８は沈澱物２１に向けて強力な噴流２０を
発生させるので、従来技術のところで述べた攪乱羽根の
ように沈澱物２１を単に攪乱させたり局所的に水流を当
てる場合よりも、沈澱物２１の採取効率を著しく向上さ
せる。なお、その攪乱羽根によっても沈澱物２１の一部
が舞いあがり、ポンプ３に吸入される混濁水２７には沈
澱物２１が浮遊するが、本噴流羽根８によればその量は
格段に増大し、沈澱物２１を汲みあげる能率が飛躍的に
向上される。このようにして噴流羽根８による噴流２０
の発生とポンプ３による汲みあげの間に、ビニールシー
トやその破片さらには木片といった粗大な異物が水流に
乗って集まってくることがある。それらは、枠体１０の
棒材１０Ｂ，１０Ｂによって下方空間への侵入が防止さ
れる。たとえ枠体１０にひっかかっても棒材１０Ｂ，１
０Ｂ間の隙間に噛みこむというようなことはなく、流勢
によって幾分かが枠体１０内に侵入しても、枠体１０に
絡みつく量は少なくなる。棒材１０Ｂは滑らかなもので
あり、変化する水の流れや異物自体の重みで枠体１０か
ら脱落する傾向にあり、金属円筒板に孔をあけたストレ
ーナなどに比べれば、その目詰まりの発生は飛躍的に低
減され、長期の運転を維持することができる。まして
や、棒材としてウエッジワイヤ１０Ｄを採用すると、ウ
エッジワイヤ１０Ｄにひっかかった異物の噛みこみは可
及的に少なくなる。この種のポンプはしばしば間歇運転
されることがあるが、一旦停滞した浮遊物を再度容易に
噴流羽根８からの噴流２０によって刺激して舞いあがら
せることができる。このように、運転形態に稼休があっ
ても、その混濁水２７の吸引作用を強力に発揮させるこ
とができる。沈澱物２１が混濁水２７として吸引される
と、沈澱物２１の嵩は減少し、脚部６は徐々に沈下して
水底に達する。なお、水中スラリーポンプへの給電用ワ
イヤや吊り用のロープが取りつけられており、汲みあげ
た混濁水の中の浮遊物が少なくなれば、ポンプ全体が引
き揚げられる。このようなことから、本水中スラリーポ
ンプは、湖沼の浚渫工事のみならず、製鉄所における圧
延スケールやスラッジ類の回収などにも使用することが
できる。

【００１６】以上の説明から分かるように、噴流羽根は
ポンプの吸込口から適度に離されているので、噴流羽根
に入る水とポンプが吸引する混濁水とが入り乱れること
は可及的に少なくなる。それによって、ポンプによる混
濁水の吸引と噴流羽根への流入が円滑なものとなり、し
かも、噴流羽根近傍では飛散された沈澱物の浮遊は少な
くなる傾向にあって、噴流羽根の羽根が直ちに摩耗する
といったことも回避される。噴流羽根は軸流式としてお
くことができることから、流体力学にかなった加圧や加
速が実現され、その噴流には大きなエネルギが付与され
る。したがって、沈澱物を強い力で飛散させ、目詰まり
の少ない枠体の存在とあいまって、ポンプからは濃度の
高い混濁水を汲みあげることができ、沈澱物の採取効率
の飛躍的な向上とポンプ効率の増大ならびに稼働時間の
大幅な短縮化、さらには長期にわたる安定した運転の維
持が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案に係る噴流羽根付き水中スラリーポン
プの要部を破断した全体構成図。

【図２】 図１のII−II線矢視断面図。

【図３】 噴流羽根の羽根の取付部を基体に沿って展開
した羽根列図。

【図４】 ポンプの吸込口へ吸引される混濁水、噴流羽
根への流入水および沈澱物に当てられる噴流の発生状態
を説明する要部外観図。

【図５】 ウエッジワイヤを採用した枠体と噴流羽根の
平面矢視図。

【符号の説明】

１…駆動軸、２…縦形モータ、３…吸引ポンプ、４…吸
込口、６…脚部、７…インペラ、８…噴流羽根、８ａ…
基体、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ…羽根、８ｍ…縦軸線、
１０…枠体、１０Ｂ…棒材、１０Ｄ…ウエッジワイヤ、
１１…下縁部、１２…上縁部、２０…噴流、２１…沈澱
物、２７…混濁水、Ｗ₁₁…下縁部の羽根幅、Ｗ₁₂…上縁
部の羽根幅。

フロントページの続き (56)参考文献 実公 昭44−210（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭60−14953（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水密式で上下に延びる駆動軸を有する縦
   形モータの下部に脚部を備え、沈澱物や浮遊物の入り混
   じった混濁水を吸引するためのインペラを内蔵する遠心
   式吸引ポンプが装着された水中スラリーポンプにおい
   て、 上記駆動軸は、前記遠心式吸引ポンプの吸込口を通過し
   て前記インペラから下方へ延長され、 該駆動軸の延長部下端には、三枚以上の羽根が基体に一
   体化されて下方へ末広がりの噴流を発生させる噴流羽根
   が取りつけられ、 前記各羽根は、上記基体の縦軸線に対して４０度ないし
   ６０度の傾斜した独立の平板体で形成され、その下縁部
   と隣接する他の羽根の上縁部とが平面的に見てラップし
   ており、かつ、該下縁部の羽根幅は上縁部の羽根幅と同
   等もしくはそれ以上に大きく選定され、 前記吸込口ならびに上記噴流羽根の少なくとも上半分を
   覆う枠体が、該吸込口の下方空間をとり囲むように配置
   され、 該枠体は、混濁水に浮遊する粗大な異物の侵入を阻止す
   る間隔に配置されて上下に平行して延びる滑らかな棒材
   で形成され、 前記噴流羽根は、前記枠体に流入した混濁水を前記吸込
   口から吸引させることができると共に、該噴流羽根へも
   流入させることができるように、前記吸込口からは離隔
   して設置され、 前記インペラと同時に上記噴流羽根が前記駆動軸を介し
   て回転されたとき、末広がりの噴流が前記脚部の下方に
   堆積する沈澱物に向けて発生され、該噴流によって舞い
   あがった沈澱物を浮遊状態にし、前記枠体を通して吸込
   口の下方空間へ進入した混濁水を吸引することができる
   ようにしたことを特徴とする噴流羽根付き水中スラリー
   ポンプ。
2. 【請求項２】 前記吸込口の内縁の直下における前記吸
   込口の下端から前記噴流羽根の上端までの枠体内に仮想
   的に形成される円筒体の側面の面積が、前記吸込口の開
   口面積よりも大きくなるように、前記吸込口と前記噴流
   羽根との間隔が選定されていることを特徴とする請求項
   １に記載された噴流羽根付き水中スラリーポンプ。
3. 【請求項３】 前記枠体の棒材はウエッジワイヤで形成
   され、その狭い頂面側が前記吸込口の下方空間側に、広
   い底面側が下方空間とは反対の外側となるように取りつ
   けられていることを特徴とする請求項１に記載された噴
   流羽根付き水中スラリーポンプ。